Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Jembatan Ganda Kelvin dan Cara Kerjanya

Jembatan adalah rangkaian listrik yang terdiri dari tiga cabang yang terhubung pada titik yang sama dan jembatan perantara yang ada dapat disesuaikan. Mereka terutama digunakan di Laboratorium listrik untuk mengukur berbagai parameter dan dalam aplikasi seperti filtering, linier dan nonlinier, dll.

Jembatan (bridge) dalam elektronika diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu, jembatan DC seperti Jembatan Wheatstone, Jembatan Ganda Kelvin, Jembatan Mega Ohm dan jembatan AC seperti Induktansi, Kapasitansi, Frekuensi.

Untuk mengukur nilai resistansi kecil seperti 1 ohm, kita dapat menggunakan ohmmeter atau jembatan Wheatstone, tetapi dalam kasus di mana nilai resistansi kurang dari 1 ohm, akan sulit untuk mengukurnya.

Oleh karena itu, kita melangsir nilai yang lebih rendah dari resistor yang tidak diketahui, 2 resistor presisi, dan amperemeter arus tinggi untuk membentuk resistor empat terminal, di mana arus mengalir melalui rangkaian, kemudian penurunan tegangan pada resistor dapat diukur menggunakan galvanometer, yang bersama-sama merupakan resistor empat terminal yang disebut jembatan kelvin.

Apa itu Jembatan Ganda Kelvin?

Definisi: Jembatan kelvin atau jembatan ganda kelvin adalah versi modifikasi jembatan Wheatstone, yang dapat mengukur nilai resistansi dalam kisaran antara 1 hingga 0,00001 ohm dengan akurasi tinggi. Dinamai karena menggunakan satu set lengan rasio dan galvanometer untuk mengukur nilai resistansi yang tidak diketahui. Pengoperasian dasar jembatan ganda Kelvin dapat dipahami dari konstruksi dasar dan pengoperasian jembatan kelvin.

Prinsip Kerja Jembatan Kelvin

Jembatan Wheatstone digunakan untuk mengukur resistansi yang sama atau lebih besar dari 1 - ohm, tetapi jika kita ingin mengukur resistansi di bawah 1 - ohm, ini menjadi sulit karena kabel yang dihubungkan ke galvanometer menambah resistansi perangkat sepanjang dengan resistansi mengarah ke variasi dalam pengukuran nilai resistansi sebenarnya. Oleh karena itu untuk mengatasi masalah tersebut, kita dapat menggunakan jembatan modifikasi yang disebut jembatan kelvin.

Penurunan untuk Menemukan Nilai Resistansi Tidak Diketahui

Jembatan Kelvin memiliki resistansi "r" yang menghubungkan "R" ( resistor tidak dikenal ) ke resistor standar "S". Nilai resistansi dapat dilihat di galvanometer (dari "m hingga n"). Jika penunjuk di galvanometer menunjukkan "m". Artinya, nilai resistansinya lebih kecil dan jika penunjuk menunjukkan "n" berarti nilai resistansinya tinggi.

Oleh karena itu, dengan menghubungkan galvanometer ke "m dan n" kita memilih titik tengah lain "d" di jembatan kelvin seperti yang ditunjukkan pada gambar

Jembatan Kelvin

Nilai resistansi dapat dihitung sebagai berikut

r1 / r2 = P/Q ... ..(1)

R + r1 = (P/Q) * (S+r2)

Dimana dari 1

r 1 / (r1 + r2) = P / (P+Q)

r1 = [P / (P+Q)].r

kita tahu bahwa r1+r2 = r

r2 = [Q / (P+Q)].r

R + [P/(P + Q)] * r = P/Q [S + (Q/(P+Q)*r)]

R = (P/Q)*S ... .. (2)

Dari persamaan di atas, kita dapat mengatakan bahwa dengan menghubungkan galvanometer pada titik "d" tidak akan ada pengaruh dalam pengukuran nilai resistansi sebenarnya, tetapi satu-satunya kelemahan dari proses ini adalah sulit untuk diterapkan, oleh karena itu kami menggunakan jembatan ganda Kelvin untuk mendapatkan nilai resistansi rendah yang akurat.

Diagram Rangkaian Jembatan Ganda Kelvin

Konstruksi jembatan ganda Kelvin mirip dengan jembatan Wheatstone, namun yang membedakan adalah terdiri dari 2 lengan “P & Q”, “p & q” dimana lengan “p & q” terhubung ke salah satu ujung galvanometer, di "d" dan "P & Q" dihubungkan ke ujung lain dari galvanometer, di 'b'.

Sambungan ini meminimalkan efek kabel penghubung dan resistor yang tidak diketahui R & resistor standar S ditempatkan antara "m dan n", dan "a dan c".

Rangkaian Jembatan Ganda Kelvin

Penurunan

Rasio p/q = P/Q,

Dalam kondisi seimbang arus di galvanometer = 0

Beda potensial pada a & b = penurunan tegangan antara Eamd.

Eab = [P / P+Q] Eac

Eac = I [R + S + [(p+q)r] / [p+q+r]] .... .. (3)

Eamd = I [R + (p / (p+q)) * {(p+q) r / (p+q+r)}]

Eac = I [pr / (p+q+r)] .... .. (4)

Saat galvanometer menunjukkan nol maka

( P / P+Q) * I [R + (p / (p+q)) * {(p+q) r / (p+q+r)}] = I [pr / (p+q+r)]

R = (P / R) * S + p r / (p+q+r) [(P/Q) - (p/q)]

Kita tahu bahwa P/Q = p/q

R = (P/Q) * S .... .. (5)

Untuk mendapatkan hasil yang sempurna, rasio lengan harus dijaga agar tetap sama dan medan elektromagnetik termo-elektrik yang diinduksi di jembatan saat melakukan pembacaan dapat dikurangi dengan menukar polaritas sambungan.

Oleh karena itu nilai resistansi yang tidak diketahui dapat diperoleh dari kedua lengan. Biasanya, ini mengukur 1 - 0,00001 ohm dengan akurasi ± 0,05% hingga ± 0,2%, untuk mencapai sensitivitas arus yang akan disuplai harus besar.

Kelebihan

Keuntungannya adalah

  • Ini dapat mengukur nilai resistansi dalam kisaran 0,1 µA hingga 1,0 A.
  • Konsumsi daya lebih sedikit
  • Sederhana dalam konstruksi
  • Sensitivitas tinggi.

Kekurangan

Kelemahanya adalah

  • Untuk mengetahui apakah jembatan seimbang atau tidak, galvanometer sensitif digunakan.
  • Untuk mendapatkan kepekaan perangkat yang baik, diperlukan arus yang tinggi.
  • Penyesuaian manual dilakukan secara berkala bila diperlukan.

Aplikasi

Penerapan jembatan ganda Kelvin adalah

  • Ini digunakan untuk mengukur resistansi kawat yang tidak diketahui.

Pertanyaan

1). Apa saja jenis jembatan yang berbeda?

Jembatan biasanya diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu, Jembatan DC (Jembatan Wheatstone, Jembatan Ganda Kelvin, Jembatan Mega Ohm) dan jembatan AC (Induktansi, Kapasitansi, Frekuensi).

2). Mengapa jembatan ganda Kelvin digunakan?

Jembatan ganda Kelvin adalah bentuk modifikasi jembatan Wheatstone, yang digunakan untuk mengukur nilai resistansi yang lebih rendah dalam kisaran 1 hingga 0,00001 ohm.

3). Mengapa jembatan ganda Kelvin digunakan untuk mengukur resistansi rendah?

Sedangkan untuk mengukur nilai resistansi rendah kontak dan resistansi timbal menyebabkan kesalahan pembacaan yang signifikan, maka untuk mengatasi kesalahan ini digunakan jembatan ganda kelvin.

4). Apa perbedaan antara Jembatan Wheatstone dan Jembatan Ganda Kelvin?

Jembatan Wheatstone mengukur resistansi lebih besar dari atau sama dengan 1 - ohm dengan menyeimbangkan rangkaian, sedangkan jembatan ganda Kelvin merupakan modifikasi bentuk dari Wheatstone, yang digunakan untuk mengukur nilai resistansi yang lebih rendah dalam kisaran 1 hingga 0,00001 ohm.

5). Ketika jembatan seimbang, berapa banyak arus yang mengalir melalui galvanometer?

Arus nol '0' mengalir melalui jembatan saat jembatan seimbang.

6). Apa pengaruh beban dan resistansi kontak pada jembatan kelvin?

Tidak ada pengaruh beban dan resistansi kontak di jembatan Kelvin karena jembatan tidak tergantung pada beban dan resistansi kontak.

7). Berapa akurasi Jembatan Ganda Kelvin?

Nilai resistansi yang tidak diketahui dapat diperoleh dari dua lengan jembatan ganda Kelvin, biasanya, mengukur 1- 0,00001 ohm dengan akurasi ± 0,05% hingga ± 0,2%.

Jembatan adalah rangkaian listrik, yang digunakan di Laboratorium untuk mengukur berbagai parameter. Mereka biasanya diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu, DC (Jembatan Wheatstone, Jembatan Ganda Kelvin, Jembatan Mega Ohm) dan jembatan AC (Induktansi, Kapasitansi, Frekuensi).

Artikel ini memberikan gambaran tentang jembatan ganda Kelvin, jembatan kelvin atau jembatan ganda kelvin adalah jembatan Wheatstone versi modifikasi, yang dapat mengukur nilai resistansi dalam kisaran antara 1 hingga 0,00001 ohm dengan akurasi ± 0,05% hingga ± 0,2%. Keuntungan utama dari jembatan ini adalah dapat mengukur nilai resistansi bahkan kecil.